生物學是一門實驗性科學。觀察和實驗是生物科學的基本研究方法,它既是生物教學的重要組成部分,又是培養學生多方面能力的有效途徑。筆者將這些能力歸納為:觀察能力、思維能力、動手操作能力以及由實驗引發的對生物學以及生活的探究能力。
培養學生的觀察能力
在生物學實驗中培養學生的觀察能力,應注意以下三個方面。
首先,要讓學生明確整個實驗的目的、要求,從而明確觀察的重點,使他們的注意力集中在所觀察的事物上。比如,在觀察植物葉片表皮的氣孔結構時,很多學生都會以顯微鏡視野內出現細胞為實驗終點,認為看到了細胞,完成了實驗。教師需讓學生進一步明確觀察對象為氣孔,學生需找到保衛細胞,再觀察氣孔狀態,從而減少觀察的盲目性,提高觀察實驗的有效性。
其次,要讓學生掌握科學的觀察方法,好的方法是成功的一半。在實驗前,教師應引導學生有順序的觀察,有重點的觀察等。
比如,在觀察雞卵的結構時,引導學生從外及內,由鈍端開始觀察雞卵,重點觀察幾層膜結構以及氣室、卵黃、胚盤等結構。
最后,要讓學生養成良好的觀察習慣,既要細心,又要耐心。比如,在觀察被子植物花的結構時,要很細心地數一下各個結構的數量,仔細耐心地嘗試分離胚珠和子房壁,以便更好地觀察各個結構。這樣,不僅保證了學生實驗的有效性,更從中培養了學生觀察的敏銳性和科學性,繼而啟發學生的思考。
培養學生的思維能力
在學生了解實驗的原理、操作步驟后,教師可以根據教學實際創設問題情境,讓學生帶著問題去做實驗,去觀察,去有目的地思考,引導他們進一步研究探索。比如,在制作和觀察洋蔥鱗片葉表皮細胞和人口腔上皮細胞臨時裝片時,教師可以引導學生比較兩個實驗步驟的不同,提出:為什么制作觀察洋蔥鱗片葉表皮細胞時滴加的是清水,而制作觀察人口腔上皮細胞時滴加的是生理鹽水?能否在觀察洋蔥鱗片葉表皮細胞時也滴加生理鹽水?能否在觀察人口腔上皮細胞時改成滴加清水?學生認真思考,積極討論,然后再通過對比實驗驗證自己的猜想。
培養學生的操作能力
培養學生動手操作能力,一個關鍵的因素就是多給學生鍛煉機會。比如,在初中生物實驗中很多實驗都需要借助使用顯微鏡進行觀察,顯微鏡的正確、熟練使用顯得尤為重要。如果學生對這些基本功不熟練,那么要觀察人口腔上皮細胞、草履蟲的結構等實驗就不太容易了。
因此,在開設類似的實驗課前,可以先借助觀察永久裝片等專門對學生進行顯微鏡的使用的基本功訓練。同時不斷提出改善意見,幫助學生提高、完善實驗技能。在做演示實驗時,教師可以先演示,然后讓學生動手操作,以增加學生動手實踐機會,提高實驗操作能力。另外,也可以設法擴展實驗,增加實驗內容,讓學生反復實驗或拓展實驗。比如,在制作植物葉表皮細胞臨時裝片時,取材是學生實驗成功與否的關鍵,但事實上學生在取表皮細胞時動作不熟練,還有學生不明確具體位置,所以可以引導孩子回家后利用家里廚房間的現成材料練習撕取表皮細胞的能力,不同的物品均可練習,并且可以發現、總結不同植物間的區別。
培養學生的探究能力
鼓勵學生勇于探索、大膽質疑,是培養學生探究能力的基礎。在實驗結束后,引導學生對實驗現象、效果進行分析,有利于幫助學生找出實驗過程中的問題,以利于改善以及進一步完善實驗。引導學生思考,探究多種方法,比較、選擇更為完善的實驗。比如,在觀察植物下表皮氣孔結構時,有同學看到的細胞是長條狀排列整齊的細胞,沒有找到保衛細胞等結構,分析原因是撕取細胞時取了葉脈細胞,屬于取材錯誤。有同學觀察到視野內表皮細胞、保衛細胞清晰可見,但視野最中間有氣泡,引導孩子將最佳狀態移至視野中間。大多數同學都可以看見保衛細胞,但是看不到明顯的氣孔,引導學生分析氣孔目前的狀態。又如,在做探究水溫的變化對金魚呼吸的影響實驗時,引導學生思考水溫的變化尚且可以影響金魚呼吸,那么水質是否也會影響金魚呼吸?引導學生積極思考,提出實驗方案;然后通過討論,選出可行方案;最后通過實驗,得出正確結論。引導學生課后關注身邊的水域環境,調查各區域水域目前狀況,并提出改善方案。開展獨立的實驗設計,不僅能幫助學生更深刻地理解書本理論,而且更能激發學生學習的興趣,有利于充分發揮生物學實驗對培養學生探究能力的教學功能。
實驗不僅是簡單的操作性過程,實驗還使學生在操作中將動眼、動手和動腦靈活機動地有機結合起來,使學生既掌握一定的基礎知識,又得到必要的基本技能的訓練;既思考問題本身,也能聯系周邊及生活解決實際問題。生物學實驗能全方位地培養學生的多方面能力,有著其他教學手段不可替代的作用。教師應認真組織學生開展初中生物學實驗,加強對學生各方面能力的培養,這樣定會事半功倍,全面提高教學質量,服務生活。
(作者單位:江蘇省蘇州工業園區星港學校)